Шаговый двигатель 4 вывода схема подключения
Подключение шагового двигателя к Raspberry Pi
Raspberry Pi в настоящее время является одной из самых популярных плат, используемых энтузиастами в области электроники. Основанная на процессоре с архитектурой ARM, она является очень удобной для реализации различных проектов в тематике интернета вещей (Internet of Things, IoT). Но прежде чем браться за сложные проекты, необходимо освоить базовые приемы работы с данной платой. Поэтому в данной статье мы рассмотрим подключение шагового двигателя к плате Raspberry Pi и управление скоростью его вращения с помощью команд, подаваемых с платы.
Как следует из его названия, вращение оси в шаговом двигателе происходит ступенчато, небольшими шагами. В отличие от двигателя постоянного тока ось шагового двигателя мы можем повернуть на любой необходимый нам угол.
Существует много различных типов шаговых двигателей, в данном проекте мы будем использовать униполярный шаговый двигатель (Unipolar Stepper Motor). Более подробно про принципы работы шагового двигателя вы можете прочитать в статьях про его подключение к микроконтроллеру AVR и плате Arduino.
Чтобы управлять вращением шагового двигателя с 4-мя обмотками (Four Stage Stepper Motor), мы будем подавать на него сигналы (импульсы) управления с помощью схемы драйвера шагового двигателя (на транзисторах). Эта схема будет управляться логическими сигналами с платы Raspberry Pi. Управляя этими сигналами мы сможем управлять импульсами, подаваемыми на шаговый двигатель и, следовательно, таким образом, сможем управлять скоростью его вращения.
Схема расположения контактов ввода/вывода (GPIO) на плате Raspberry Pi 2 показана на следующем рисунке. Более подробно об этих контактах вы можете прочитать в статье про мигание светодиода с помощью Raspberry Pi.
Каждый из 17 универсальных контактов ввода/вывода (GPIO) может выдерживать ток до 15mA. А суммарный ток от всех контактов ввода/вывода не должен превышать 50mA – таким образом, в среднем на каждый контакт будет приходиться ток примерно 3mA.
Также на плате Raspberry Pi присутствуют силовые контакты +5V (Pin 2 & 4) и +3.3V (Pin 1 & 17), от которых можно запитывать различные датчики. Но эти силовые контакты нельзя использовать для подачи питания на шаговый двигатель поскольку у них не хватит мощности для этого. Поэтому для подачи питающего напряжения на шаговый двигатель нужен внешний источник питания. Поскольку используемый нами в проекте шаговый двигатель рассчитан на напряжение 9V, то для подачи на него питания мы использовали батарейку на 9V. Если вы используете шаговый двигатель, рассчитанный на другое напряжения питания, то соответствующим образом подберите под него необходимый источник питания.
Необходимые компоненты
- Плата Raspberry Pi 2 Model B или другая аналогичная (купить на AliExpress).
- Резистор 220 Ом или 1 кОм – 3 шт. (купить на AliExpress).
- Шаговый двигатель (Stepper Motor).
- Кнопка – 2 шт.
- Транзистор 2N2222 – 4 шт. (купить на AliExpress).
- Диод 1N4007 – 4 шт. (купить на AliExpress).
- Конденсатор 1000 мкФ (купить на AliExpress).
- Макетная плата.
- Соединительные провода.
Схема проекта
Схема подключения шагового двигателя к плате Raspberry Pi представлена на следующем рисунке.
Используемому нами шаговому двигателю нужно сделать 200 шагов чтобы совершить полный оборот своей оси (на 360 градусов), то есть за каждый шаг ось двигателя поворачивается на 1,8 градуса. Поскольку мы используем шаговый двигатель с 4-мя обмотками (Four Stage Stepper Motor), нам необходимо 4 импульса чтобы совершить один логический цикл (оборот). Поскольку за один шаг ось двигателя поворачивается на 1,8 градуса, то для совершения полного оборота (цикла) нам нужно сделать 200 шагов. Таким образом, чтобы совершить один полный оборот, нам нужно 200/4 = 50 логических циклов.
Каждую обмотку шагового двигателя мы будем запитывать с помощью NPN транзистора 2N2222, управляться эти транзисторы будут с помощью логических сигналов (импульсов) от платы Raspberry Pi.
Будьте осторожны при подключении транзисторов к плате Raspberry Pi поскольку их неправильное подключение может сильно повредить плату.
Шаговый двигатель обладает индуктивностью, что может привести к выбросам напряжения, которые могут сильно нагревать (повредить) транзисторы, поэтому в схеме мы используем диоды 1N4007 чтобы обеспечить защиту транзисторов от этих выбросов напряжения.
Также, чтобы уменьшить флуктуации напряжения, в схеме мы подключили конденсатор емкостью 1000 мФ параллельно подаваемому напряжению питания.
Объяснение программы для Raspberry Pi
Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.
После того, как все необходимые соединения в схеме сделаны, мы можем подать питание на Raspberry Pi и после загрузки ее операционной системы можно начать писать программу в ней на Python. Подробнее о том, как это можно сделать, можно прочитать в статье про мигание светодиода с помощью Raspberry Pi.
Подключение шагового двигателя 28BYJ-48-5V к Arduino. Часть 2.
В статье мы подробно разберем принцип работы шагового двигателя 28BYJ-48-5V, особенности и подключение драйвера на базе микросхемы ULN2003.
В предыдущей статье =>> мы кратко разобрали подключение шагового двигателя 28BYJ-48-5V к Arduino через драйвер.
Для подключения 4-х фазного шагового двигателя с редуктором 28BYJ-48-5V используется драйвер на базе микросхемы UNL2003A.
Шаговый двигатель 28BYJ-48-5V
Добавим лишь немного теории о принципах работы шагового двигателя 28BYJ-48-5V.
Дискретное перемещение вала двигателя 28BYJ-48-5V позволяет повернуть вал ровно на 60 или 279 градусов и зафиксировать. Двигатель содержит две обмотки, причем каждая имеет отвод от середины. Получается 4 фазы. Отводы обмоток соединены вместе, как изображено на схеме, к ним подключен красный провод.
В результате каждый из контактов четырех фаз соединен с красным проводом.
Двигатель 28BYJ-48-5V относится к однополярным (униполярным) благодаря схеме соединения фаз. К красному проводу подключается питание. Фазы коммутируются силовой электроникой.
Для поворота на требуемый угол или выполнения некоторого количества оборотов на фазы двигателя подают серию импульсов, под действием которых вал поворачивается на серию шагов.
Импульс тока вызывает перемещение вала на угол обусловленный углом, занимаемым на роторе одним магнитом. Увеличение количества полюсов ротора уменьшает шаги, что позволяет нарастить точность позиционирования.
Чаще всего используются два способа управления шаговым двигателем 28BYJ-48-5V: 4 ступени импульсов и 8 ступеней.
В 4-ступенчатом управлении всегда подключены к питанию две из четырех обмоток двигателя – полношаговый метод управления.
Программная библиотека Stepper для Arduino IDE использует именно такой способ управления.
Если фазам по цвету проводов присвоить обозначения А синий, Б розовый, В желтый, Г оранжевый, то получим наименования фаз А, Б, В, Г. Их поочередное включение можно представить в виде последовательной смены сочетаний включенных фаз АБ-БВ-ВГ-ГА-АБ.
В 8-ступенчатой последовательности включается сначала одна фаза потом две, потом опять одна следующая, снова две и так далее. Управление мотором происходит в соответствии с последовательностью: А-АБ-Б-БВ-В-ВГ-Г-ГД-Д-ДА-А.
Драйвер моторов на микросхеме UNL2003A.
Существуют разные модели драйверов (контроллеров) шаговых двигателей. Среди них можно выделить самые популярные в DIY разработках на базе Arduino: L293, ULN2003, A3967SLB.
Как правило, шаговый двигатель 28-BYJ48 используют в паре с драйвером ULN2003.
Список драйверов на базе UNL2003A Вы найдете в конце статьи в разделе «Рекомендуемые товары:» или в категории Драйверы двигателей =>> нашего сайта Robot-Kit.ru.
Модуль управления (драйвер) на базе микросхемы UNL2003A предназначен для управления однополярным четырехфазным шаговым двигателем.
Микросхема ULN2003 по сути представляет собой массив транзисторов, включенных по схеме Дарлингтона. Микросхема ULN2003 позволяет управлять нагрузкой до 500 мА (один ключ).
Модуль принимает на себя нагрузку по силовой коммутации токов фаз мотора, защищая управляющую логическую схему от перегрузки по току и от перегрева. Например, при возрастании нагрузки на валу, в этот момент потребление тока увеличивается.
На плате модуля есть 4 входа для микроконтроллера: IN1..IN4. Пять выходов на двигатель, и два контакта питания. Также есть перемычка, разрывающая цепь питания двигателя.
Примечание. Плата согласования Arduino и шагового двигателя на основе UNL2003A имеет всего одну перемычку, которая замыкает 3 и 4 выводы. Данная перемычка подаёт питание на светодиоды с вывода 2 (так как выводы 2 и 3 спаяны вместе). Если на шаговый двигатель подаётся питание +5 В (как в нашем случае), то данная перемычка позволяет наблюдать за переключением выводов управления шаговым двигателем. Отслеживание свечения светодиодов помогает отладить схему соединения двигателя и управляющую программу. В дальнейшем для экономии тока питания перемычка снимается.
Подключение моторов на микросхеме ULN2003A
Схема соединения двигателя 28BYJ-48-5V и модуля управления ULN2003A.
Как правило, кабель двигателя 28BYJ-48-5V уже имеет разъем с ключом, который вставляется в плату драйвера только в правильном положении. В нашем случае это именно так.
Четыре управляющих входа, помеченные как IN1-IN4, должны быть подключены к четырем цифровым выводам Arduino. Подключаем питание GND к GND и VCC к VIN (не для постоянного использования). Помним, что не рекомендуется запитывать двигатель 28BYJ-48-5V (через драйвер) непосредственно от контакта 5V на плате Arduino. Если для питания Arduino и мотора используются различные источники питания, то необходимо объединить выводы «земля» источников вместе.
Ниже приведена схема подключения на примере модуля ULN2003, платы Arduino UNO R3 и двигателя 28BYJ-48-5V.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ В ARDUINO IDE
Подключение униполярного шагового двигателя NEMA 23 57HM56-2006 к RAMPS 1.4
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Статья относится к принтерам:
Добрый день 3д печатники и ‘колхозники’.
Подключение униполярного шагового двигателя NEMA 23 57HM56-2006 к RAMPS 1.4.
Шаговый униполярный двигатель NEMA 23 57HM56-2006 имеет шесть проводов, и что бы подключить его к Ramp 1.4 или любой другой плате нам потребуется переделать его из униполярного в биполярный.
Шаговый униполярный двигатель NEMA 23 57HM56-2006 имеет ток 2 А, поэтому обычный драйвер шагового двигателя A4998 нам не подойдёт. Я буду использовать драйвер ШД TB6600 и плату MKS CD 57/86, что бы подключить его к ramps.
Биполярный двигатель имеет одну обмотку в каждой фазе, которая для изменения направления магнитного поля должна переполюсовываться драйвером. Для такого типа двигателя требуется мостовой драйвер, или полумостовой с двухполярным питанием. Всего биполярный двигатель имеет две обмотки и, соответственно, четыре вывода.
Униполярный двигатель также имеет одну обмотку в каждой фазе, но от середины обмотки сделан отвод. Это позволяет изменять направление магнитного поля, создаваемого обмоткой, простым переключением половинок обмотки. При этом существенно упрощается схема драйвера. Драйвер должен иметь только 4 простых ключа. Таким образом, в униполярном двигателе используется другой способ изменения направления магнитного поля. Средние выводы обмоток могут быть объединены внутри двигателя, поэтому такой двигатель может иметь 5 или 6 выводов. Иногда униполярные двигатели имеют раздельные 4 обмотки, по этой причине их ошибочно называют 4-х фазными двигателями. Каждая обмотка имеет отдельные выводы, поэтому всего выводов 8. При соответствующем соединении обмоток такой двигатель можно использовать как униполярный или как биполярный. Униполярный двигатель с двумя обмотками и отводами тоже можно использовать в биполярном режиме, если отводы оставить неподключенными.
Если сравнивать между собой биполярный и униполярный двигатели, то биполярный имеет более высокую удельную мощность. При одних и тех же размерах биполярные двигатели обеспечивают больший момент.
На схеме ниже показаны два двигателя. Слева униполярный, 6 выводов. Справа биполярный, 4 вывода.
Аналогичная схема ниже, но у же с буквенным обозначением выводов.
Слева биполярный, справа униполярный двигатель.
Исходя из схем выше, возможно два варианта переделки униполярного двигателя в биполярный двигатель.
Я соберу тестовый стенд для наглядности, который включает в себя: ramps 1.4, arduino mega 2560, драйвер шагового двигателя TB6600, плата MKS CD 57/86 для внешнего драйвера ШД TB6600, LCD Display 2004, шаговый двигатель NEMA 23 57HM56-2006.
1) Первый вариант. Подключаем двигатель к драйверу не используя центральные выводы в обмотках, то есть желтый и белый. Таким способом подключения мы получим высокий момент.
Пошаговая инструкция для чайников :).
1) Устанавливаем плату MKS CD 57/86 в штатный разъем ramps 1.4 для шагового драйвера, соблюдая полярность.
Пошаговая инструкция уже для опытных мейкеров 8).
1) Устанавливаем плату MKS CD 57/86 в штатный разъем ramps 1.4 для шагового драйвера, соблюдая полярность.
2) Подключаем драйвер шагового двигателя TB6600 к плате MKS CD 57/86 кабелем с разъемом PH-4 и PH-4.
3) Подключаем шаговый двигатель NEMA 23 57HM56-2006 к драйверу ШД TB6600. Зеленый провод в разъём 1A, желтый в разъём 1B, белый в разъём 2A, красный в разъём 2B. Черный и синий провода лучше заизолировать, не ну если Вам нравится прыгать с бубном то не делайте этого.
Таким образом, подключить униполярный шаговый двигатель к ramps 1.4 не так уж и сложно, достаточно немного знать теории и быть внимательным. Надеюсь, что теперь Вам помощь бубна в этой теме не потребуется ;).
Шаговый двигатель SY85STH156-6204A, фланец 85 мм (NEMA 34), 122 кг*см
Показать оптовые цены
| День | Время работы | Перерыв |
|---|---|---|
| Понедельник | 09:00 — 18:00 | |
| Вторник | 09:00 — 18:00 | |
| Среда | 09:00 — 18:00 | |
| Четверг | 09:00 — 18:00 | |
| Пятница | 09:00 — 18:00 | |
| Суббота | Выходной | |
| Воскресенье | Выходной |
* Время указано для региона: Россия, Санкт-Петербург
Шаговый двигатель SY85STH156-6204A, фланец 85 мм (NEMA 34)
Шаговые двигатели SY85STH156-6204A типоразмера NEMA 34 (фланец 86 мм) с крутящим моментом 122 кг*см используются в станках с ЧПУ (например, токарных, фрезерных и т.п.), в автоматизации технологических процессов
Для этого типоразмера возможно исполнение «A» (вал с одной стороны) и исполнение «B» (вал с двух сторон мотора, второй вылет вала для подключения энкодера)
Вал цилиндрический (не конусный), диаметр 15.875 мм (все размеры по NEMA), под шпонку 5х5х25.
Разъема нет, из мотора выходят 4 вывода.
Чертеж
Схема подключения
 |
Маркировка ШД SY85STH156-6204A (NEMA 34)Маркировка большей части шаговых двигателей составлена таким образом, что по маркировке можно понять базовые характеристики. SY: Бренд SOYO (производитель Changzhou Songyang Machinery & Electronics);   Загрузка...Похожие публикации | ||||
